程開(kāi)柄（中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北 十堰 442012）

改進(jìn)濕陷性黃土改良土路基施工，提高鐵路路基施工質(zhì)量和改良土拌和的生產(chǎn)效率是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

朱玉紅[1]以鄭西客運(yùn)專(zhuān)線為例，介紹了改良土拌和的幾種工藝流程和方法，以及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。程文斌[2]通過(guò)對(duì)濕陷性黃土填料水泥改良及填筑壓實(shí)工藝研究，分析得出水泥改良土的含水率對(duì)壓實(shí)度影響較大，含水量偏差應(yīng)控制在-0.5%～＋1.5%；盡量縮短水泥改良土從拌和到碾壓完成的時(shí)間，確保碾壓和檢測(cè)在水泥初凝前完成。王會(huì)玲、馬水燦、王靜[3]通過(guò)對(duì)水泥改良土工程中的施工應(yīng)用進(jìn)行分析，得出了當(dāng)前改良土路拌施工中存在的主要問(wèn)題，介紹了該工程改良土路拌法施工所采用的混合料計(jì)量、拌和機(jī)械以及相應(yīng)的施工方法。

濕陷性黃土水泥改良土路基的施工需要有特殊的工藝。盡管各界對(duì)濕陷性黃土路基施工研究頗多，如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)、有效時(shí)間、路拌法施工等的研究，但對(duì)改良土廠拌研究頗少。對(duì)城際鐵路水泥改良土廠拌施工技術(shù)工藝優(yōu)化具有較大的意義和應(yīng)用前景。

1 工程概況

西安一韓城城際鐵路控制性工程 XH—01 標(biāo)段，路基起始里程 DK 121＋843.56～DK 122＋738.70，長(zhǎng) 895.14 m。工程位于陜西省蒲城縣境內(nèi)黃土臺(tái)塬區(qū)。該地區(qū)地勢(shì)平坦，地層主要為第四系上更新統(tǒng)和中更新統(tǒng)風(fēng)積黏質(zhì)黃土，總厚度一般 ＞100 m，土質(zhì)為 Ⅳ 級(jí)自重濕陷性黃土。設(shè)計(jì)地基處理采用長(zhǎng)短樁加固（水泥擠密樁 ＋ CFG 樁），設(shè)計(jì)路基填料采用水泥改良土填料，合計(jì)水泥改良土方量 13 萬(wàn) m3。填料拌和站采用全封閉的方式管理，占地總面積 8 667 m2，共設(shè)有 2 個(gè)功能區(qū)，一個(gè)是全封閉的生產(chǎn)區(qū)；一個(gè)是全封閉的存料區(qū)，內(nèi)設(shè) T 600 攪拌機(jī)及 YSY-600 移動(dòng)碎土機(jī)。

2 研發(fā)背景

本段路基填土料設(shè)計(jì)為水泥改良土，屬于化學(xué)改良范疇。將水泥加進(jìn)土中，使其成為土的一種成分，以降低土的透水性，提高其力學(xué)性能，從而有效地控制地基以上部位的工后沉降。城際鐵路對(duì)路基工程變形、均勻性、穩(wěn)定性要求高，填料拌和是影響路基質(zhì)量主要因素。根據(jù)項(xiàng)目施工需求和水泥改良土的施工要求，改良土需進(jìn)行廠拌，并且吸取其他高鐵項(xiàng)目填料拌和站廠拌施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其填料拌和站廠拌設(shè)備進(jìn)行了多處改進(jìn)和完善，增設(shè)了碎土機(jī)、出料口自動(dòng)振動(dòng)篩，倉(cāng)內(nèi)增加高分子聚乙烯板、多點(diǎn)霧化裝置等，使其性能更好地滿足水泥改良土填料的生產(chǎn)，保證了施工質(zhì)量。

3 適用范圍

適用于高速鐵路、城際鐵路、普通鐵路改良土路基填筑。

4 系統(tǒng)組成及功能介紹

水泥改良土拌和站系統(tǒng)，主要由 1 臺(tái) MWB 600 型拌和機(jī)、2 臺(tái) YSY-600 型碎土機(jī)、3 個(gè) 150 t 水泥粉體罐、振動(dòng)篩、自動(dòng)加水裝置、信息化裝置等組成。

水泥改良土拌和采用全封閉集中廠拌的方式進(jìn)行拌和。拌和采用 MWB 600 型拌和機(jī)，生產(chǎn)效率 300 t/h，生產(chǎn)拌和控制系統(tǒng)采用自動(dòng)流量計(jì)量系統(tǒng)。YSY—600 型碎土機(jī)與改良土拌和機(jī)按 L 型進(jìn)行平面組合，碎土機(jī)對(duì)原土進(jìn)行粉碎處理，粉碎后的土粒徑 ≤15 mm，破碎后細(xì)土通過(guò)傳送帶輸送至配料倉(cāng)。水泥粉體罐中的水泥通過(guò)螺旋輸送器按設(shè)計(jì)的摻量添加到配料倉(cāng)。

填料拌和站接入陜西省某鐵路集團(tuán)有限公司安全質(zhì)量信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)安裝信息化管理系統(tǒng)，拌和站生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)判定誤差程度并同步上傳，減少了人為誤差，提高了工作效率，加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的監(jiān)督力度，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，可以直觀查看各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 工藝流程

原材料進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)、拌和前，先檢測(cè)素土含水率，根據(jù)素土的含水率以及拌和后水泥土的目標(biāo)含水率，計(jì)算得出需要預(yù)加的水量，調(diào)節(jié)上水閥到合適位置。用裝載機(jī)將素土運(yùn)送到碎土機(jī)進(jìn)行粉碎，傳送到拌和機(jī)料倉(cāng)內(nèi)，按照拌和配合比進(jìn)行拌和。拌和出的混合料需進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行大量生產(chǎn)。工藝流程見(jiàn)圖 1。

圖1 工藝流程圖

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 原材料及室內(nèi)試驗(yàn)室要求

(1) 取土場(chǎng)選取。選取土場(chǎng)時(shí)應(yīng)選擇 2～3 個(gè)土場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，首先觀察土源是否含樹(shù)根雜草、石塊、建筑垃圾等，不得選用腐殖土，要選取干凈土源；其次通過(guò)試驗(yàn)方法測(cè)定其 SO4

2-含量 ≤0.25%、有機(jī)質(zhì)含量 ≤2.00%。

(2) 水泥選取。宜采用普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為 42.5 或 32.5，初凝時(shí)間 ≥3 h，終凝時(shí)間≥6 h，安定性和強(qiáng)度應(yīng)符合 GB 175—2016《通用硅酸鹽水泥》的要求。不應(yīng)使用快硬水泥、早強(qiáng)水泥。

(3) 室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)。填料拌和站廠拌前按設(shè)計(jì)提供的配比進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，確定施工配合比，確定改良土擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（最大干密度、最佳含水率）。改良土配合比應(yīng)保證混合料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在大面積施工前，根據(jù)初選的攤鋪，拌和、碾壓機(jī)械及試生產(chǎn)出的改良土填料，選取長(zhǎng)度 ≥100.0 m 的地段進(jìn)行填筑壓實(shí)或水泥擠密樁試樁工藝試驗(yàn)。確定工藝參數(shù)，并報(bào)監(jiān)理單位確認(rèn)。

5.2.2 技術(shù)要求

(1) 破碎工藝要求。碎土設(shè)備與改良土拌和站按 L 型進(jìn)行平面組合，破碎后細(xì)土通過(guò)傳送帶輸送至配料倉(cāng)，工作效率為 450 t/h。正式破碎前需與下級(jí)穩(wěn)定土拌和機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)聯(lián)調(diào)，使兩級(jí)設(shè)備的生產(chǎn)能力協(xié)調(diào)一致，以便達(dá)到最佳效果。

(2) 在正式拌和前，采用土壤破碎機(jī)對(duì)填料進(jìn)行粉碎，傳送帶輸送至配料倉(cāng)過(guò)程中易出現(xiàn)“黏”“堵”“卡”的現(xiàn)象。在配料倉(cāng)和成品倉(cāng)內(nèi)增加高分子聚乙烯板。高分子聚乙烯板抗沖擊強(qiáng)度高，摩擦因數(shù)低，自潤(rùn)滑性能優(yōu)良，原土和成品料在重力作用下能順利滑到料倉(cāng)底部，提高了進(jìn)料與出料效率，消除了料在倉(cāng)內(nèi)泥結(jié)的現(xiàn)象，防止拌和站配料倉(cāng)因進(jìn)料過(guò)快而出現(xiàn)“黏”“堵”“卡”的現(xiàn)象，并提高計(jì)量精度。

(3) 拌和站進(jìn)行原土的含水率測(cè)試。含水率低于設(shè)計(jì)要求時(shí)，需進(jìn)行加水。傳統(tǒng)模式是單點(diǎn)加水，這容易造成加水不均勻的現(xiàn)象，出現(xiàn)泥團(tuán)等拌和料不均勻的現(xiàn)象，浪費(fèi)較多。由原單點(diǎn)加水改進(jìn)為多點(diǎn)霧化加水，避免加水不均產(chǎn)生大顆粒塊狀物，降低廢品率，提高生產(chǎn)效率，減少人工投入。

(4) 拌和。原設(shè)計(jì)攪拌缸葉片長(zhǎng) 2.5 m，故容易造成拌和不均勻，出現(xiàn)泥團(tuán)，殘料較多，需多次清理。將攪拌缸葉片長(zhǎng)度加長(zhǎng)，由原來(lái)的 2.5 m 加長(zhǎng)至 3.8 m，延長(zhǎng)拌和時(shí)間，保證填料的均勻性，減少?gòu)U品率，提高生產(chǎn)效率。

(5) 原設(shè)計(jì)直接出成品料，故容易造成成品料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，且需要人工清理。為此，在成品倉(cāng)上方增設(shè)振動(dòng)篩網(wǎng)，篩出粒徑 ＞15 mm 的填料，減少人工投入，保證成品料符合技術(shù)規(guī)范要求。

(6) 水泥改良土宜采用廠拌生產(chǎn)，上料區(qū)、拌和區(qū)、存土區(qū)采用彩鋼板全封閉；上料區(qū)、拌和區(qū)、存土區(qū)采用霧炮機(jī)和自動(dòng)噴淋降塵。

(7) 拌和物從生產(chǎn)到運(yùn)輸再到填筑的時(shí)間應(yīng)控制在 4 h 內(nèi)，并采用 25 t 以上大型自卸車(chē)運(yùn)輸，及時(shí)運(yùn)送成品倉(cāng)內(nèi)拌和料，防止成品倉(cāng)因儲(chǔ)料過(guò)多、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成“黏”“堵”“卡”現(xiàn)象。為保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保證成品料含水率維持在允許的誤差范圍內(nèi)，在運(yùn)輸過(guò)程中用篷布覆蓋整個(gè)車(chē)廂。

(8) 信息化數(shù)據(jù)及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 1、表 2。實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 3。

表1 穩(wěn)定土信息化監(jiān)測(cè)

表2 灰劑量監(jiān)測(cè)

表3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

續(xù)表

6 結(jié) 語(yǔ)

西韓城際鐵路 TJ—01 標(biāo)填料拌和站未改進(jìn)前，拌和能力 200 t/h，配置雜工 4 人對(duì)出料倉(cāng)和出料口進(jìn)行清理，并且計(jì)量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致水泥摻入量＞8%，實(shí)測(cè)灰劑量數(shù)據(jù)為 10%～11%；改進(jìn)后，拌和能力 300 t/h，不需配置雜工，并且計(jì)量基本準(zhǔn)確，實(shí)測(cè)灰劑量數(shù)據(jù)為 8.0%～8.5%。

(1) 在填料拌和站配料倉(cāng)和成品倉(cāng)內(nèi)增加高分子聚乙烯板，消除了填料在倉(cāng)內(nèi)泥結(jié)現(xiàn)象，降低了施工成本。

(2) 在拌和站拌和缸內(nèi)采用多點(diǎn)霧化加水技術(shù)，拌和后大顆粒成品料減少，效果顯著。

(3) 加長(zhǎng)攪拌缸葉片長(zhǎng)度后，成品料混合均勻，外觀質(zhì)量明顯改善。

(4) 成品出料口增設(shè)振動(dòng)篩網(wǎng)，成品料粒徑得到有效控制，符合技術(shù)規(guī)范。

(5) 減少人工投入，提高工作效率。

(6) 填料拌和站采用全封閉模式，內(nèi)設(shè)置霧炮機(jī)和噴淋系統(tǒng)，確保文明、環(huán)保，施工符合要求。

總體而言，通過(guò)對(duì)改良土拌和施工工藝的研究，采取以上水泥改良土拌和工藝的優(yōu)化措施，取得了很好的效果，可為類(lèi)似工程施工及進(jìn)一步技術(shù)研究提供參考。